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摘要：WP8发动机压气机叶片多发折断、裂纹、腐蚀掉块等故障，对部队的训练和任务的完成造成很大影响，为能较好的解决这些问题，有效地遏制目前这种被动局面，本文针对近几年来WP8发动机压气机叶片故障情况作以简要分析，并就如何防范提几点建议及预防措施。
关键词：WP8发动机 压气机叶片 故障分析
中图分类号: G642.0 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)02(c)-0000-00
WP8发动机自装备海航某团以来，质量问题较多，多年来共发生了40余起压气机叶片折断、裂纹、腐蚀掉块等故障，造成多台发动机提前返厂，因叶片故障发动机空中停车飞行事故征候1起，严重危及飞行安全，影响了飞机的完好率和使用率。发动机提前返厂造成了较大的经济损失和使用时间浪费。针对此情况，虽采取了许多措施，如对发动机舱上口盖进行了密封防水处理，强化了对发动机的检查力度等。但发动机压气机叶片故障率依然居高不下，2003年因叶片故障提前返厂6台，呈明显上升趋势。为能从根本上解决此故障，有效地遏制目前这种被动局面，针对近几年来WP8发动机压气机叶片故障情况作以简要分析，并就如何防范提几点建议及预防措施。
1 故障特点
根据有关资料统计分析，可以得出WP8发动机压气机叶片故障有如下特点：
（1）随着使用时间的增长，呈逐年递增趋势。
（2）故障类型主要以第五级叶片腐蚀掉块为主。表现在叶尖或距叶尖附近排气边掉块故障较多，叶片表面有腐蚀现象。
（3）故障部位主要集中在压气机放气带后第四、第五、第六级铝叶片上，其中以第五级叶片故障后掉块打伤同级或后面的叶片居多。检查一级叶片无明显的吸入外来物打伤痕迹。因损伤级叶片为铝叶片，在发动机尾喷口有明显挂铝现象。
（4）首翻期内的发动机故障数最多，且故障发生的时机大多在给定寿命的中后期，以使用到600小时至800小时故障发生率最高，接近发动机的首翻给定寿命。
（5）首翻期内的发动机使用年限太长，从生产出厂到故障发生最多的为20年，最少的为2年，平均11.6年。
2 原因分析
根据发生故障的特点、规律及现象分析，引起发动机压气机叶片故障高的主要因素有以下方面：
（1）叶片抗疲劳性和热应力变化低。从压气机叶片制造材料分析，压气机第一至第六级转子叶片为LY2铝合金制成，而第七至第八级转子叶片是采用不锈钢制成的。在前6级压气机叶片中，从前向后第四、五、六级转子叶片处的温度相对较高，且第六级之前压气机机匣设有放气带和减荷腔，后面机匣有座舱增压加温、机翼防冰引出的气路等。LY2材料叶片在温度、压力变化下经过长期使用性能下降，叶片的抗疲劳强度相对减弱。
在正常情况下压气机第五级叶片处的工作温度应该不超过165℃，但实际上由于大气温度、飞行速度等因素的影响，温度常常要超过165℃，造成第四、五、六级转子叶片的材料强度和抗疲劳性能降低，严重时产生裂纹、掉块或折断。
（2）工作环境恶劣。某团驻地年降雨量较大，常年雨水较多，湿度较大，且附近工厂较多，空气中含有一定量的工业粉尘，而该型发动机由于设计上的缺陷，发动机上口盖密封性比较差，含有工业粉尘的潮湿气体极易进入发动机内部，在压气机铝叶片表面形成电化腐蚀，大大降低了叶片的材料强度。
（3）日历使用时间长。现役WP8发动机使用寿命只规定了飞行时间，没有确定日历期限，造成使用年限时间偏长。在长期恶劣工作环境中，发动机腐蚀叶片不能得到及时检修或更换，抗疲劳、抗腐蚀性能逐渐降低。
（4）其它。在使用中发动机若起动次数多，叶片受加载应力循环次数变化将加大，且在3800 转/分附近反复推、收油门将引起发动机进气供需不匹配，压气机内的气流产生脉动，甚至使发动机产生喘振，对压气机叶片的影响较大；砂石或进气道铆钉脱落进入压气机打伤叶片。
研究认为目前减少WP8发动机故障最直接、最经济的方法是：一是提高叶片的防护性能；二是改善叶片的抗疲劳性能。某工厂军厂双方成立的海军防腐型WP8发动机课题组，在对原苏联WP81500小时发动机压气机叶片测绘时，发现第四、五、六级铝叶片（LY2）有喷丸痕迹，查档案得知：第四、五、六级铝叶片进行过喷丸处理。课题组根据英国R.R公司喷丸说明书RPS428叙述的压气机铝叶片采用干喷或湿喷玻璃丸工艺方法进行了试验，结果表明：压气机第四、五、六级叶片经过铬酸阳极化—喷丸—铬酸阳极化—涂漆工序，进行盐雾试验，结果在1000小时内未出现腐蚀现象；在温度80℃，压力0.03MPa，砂重30g下进行了耐风沙性能试验，喷丸涂漆表面状况良好；在电涡流激振台上进行振动疲劳寿命对比试验，结果在105～106的寿命段内，喷丸叶片的寿命是未喷丸叶片的3倍以上（3.5～4.9），且喷丸叶片的寿命分散度和裂纹扩展速率都明显低于未喷丸叶片。
若采用新研制喷丸强化工艺技术，预计发动机提前换发率可由目前的45%，降低到10%左右。按每年返厂排故发动机减少4～5台计，可减少部队每年排故费用160～200万元。
3 结论
生产制造时未采用有效的防护，在恶劣工作环境下，发动机压气机铝制叶片因应力腐蚀，导致第四、五、六级叶片在使用中折断、掉块和裂纹。
4 建议和措施
鉴于某工廠军厂课题组研制的海军防腐型WP8发动机新技术试验效果明显，具有较大的军事意义和一定的经济效益。为此，建议：
（1）新产发动机在出厂前应全部贯彻海军防腐型WP8发动机改进新技术，提高发动机的可靠性。
（2）凡是返厂大修的发动机应重点对第四、五、六级铝工作叶片贯彻喷丸强化和防护技术，从根本上排除因叶片应力腐蚀而产生的掉块、裂纹、断裂故障。
（3）由于发动机无日历期限控制规定，经过统计：首翻期内的发动机故障平均年限为11.6年。因此，建议请上级机关协调有关厂、所研究确定日历期限控制，首翻和翻修间隔日历期限控制最好不要超过10年。
（4）部队在发动机未贯彻落实新研制工艺技术之前，应采取如下预防措施：一是教育空地勤人员严格按规程、规定正确操作使用发动机。二是加强对压气机叶片重点部位的检查。三是防止外来物吸入打坏压气机。四是做好雨后排水和通风凉晒工作。
参考文献
[1] 汪兴谦主编.VRML虚拟造型实战演练[M].北京：中国水利水电出版社，2001.
[2] 宗志方译.VRML资源手册[M].北京：电子工业出版社，1998.
[3] 朱建山.异步电机故障诊断方法研究与应用.上海海事大学，2007.
关键词：WP8发动机 压气机叶片 故障分析
中图分类号: G642.0 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)02(c)-0000-00
WP8发动机自装备海航某团以来，质量问题较多，多年来共发生了40余起压气机叶片折断、裂纹、腐蚀掉块等故障，造成多台发动机提前返厂，因叶片故障发动机空中停车飞行事故征候1起，严重危及飞行安全，影响了飞机的完好率和使用率。发动机提前返厂造成了较大的经济损失和使用时间浪费。针对此情况，虽采取了许多措施，如对发动机舱上口盖进行了密封防水处理，强化了对发动机的检查力度等。但发动机压气机叶片故障率依然居高不下，2003年因叶片故障提前返厂6台，呈明显上升趋势。为能从根本上解决此故障，有效地遏制目前这种被动局面，针对近几年来WP8发动机压气机叶片故障情况作以简要分析，并就如何防范提几点建议及预防措施。
1 故障特点
根据有关资料统计分析，可以得出WP8发动机压气机叶片故障有如下特点：
（1）随着使用时间的增长，呈逐年递增趋势。
（2）故障类型主要以第五级叶片腐蚀掉块为主。表现在叶尖或距叶尖附近排气边掉块故障较多，叶片表面有腐蚀现象。
（3）故障部位主要集中在压气机放气带后第四、第五、第六级铝叶片上，其中以第五级叶片故障后掉块打伤同级或后面的叶片居多。检查一级叶片无明显的吸入外来物打伤痕迹。因损伤级叶片为铝叶片，在发动机尾喷口有明显挂铝现象。
（4）首翻期内的发动机故障数最多，且故障发生的时机大多在给定寿命的中后期，以使用到600小时至800小时故障发生率最高，接近发动机的首翻给定寿命。
（5）首翻期内的发动机使用年限太长，从生产出厂到故障发生最多的为20年，最少的为2年，平均11.6年。
2 原因分析
根据发生故障的特点、规律及现象分析，引起发动机压气机叶片故障高的主要因素有以下方面：
（1）叶片抗疲劳性和热应力变化低。从压气机叶片制造材料分析，压气机第一至第六级转子叶片为LY2铝合金制成，而第七至第八级转子叶片是采用不锈钢制成的。在前6级压气机叶片中，从前向后第四、五、六级转子叶片处的温度相对较高，且第六级之前压气机机匣设有放气带和减荷腔，后面机匣有座舱增压加温、机翼防冰引出的气路等。LY2材料叶片在温度、压力变化下经过长期使用性能下降，叶片的抗疲劳强度相对减弱。
在正常情况下压气机第五级叶片处的工作温度应该不超过165℃，但实际上由于大气温度、飞行速度等因素的影响，温度常常要超过165℃，造成第四、五、六级转子叶片的材料强度和抗疲劳性能降低，严重时产生裂纹、掉块或折断。
（2）工作环境恶劣。某团驻地年降雨量较大，常年雨水较多，湿度较大，且附近工厂较多，空气中含有一定量的工业粉尘，而该型发动机由于设计上的缺陷，发动机上口盖密封性比较差，含有工业粉尘的潮湿气体极易进入发动机内部，在压气机铝叶片表面形成电化腐蚀，大大降低了叶片的材料强度。
（3）日历使用时间长。现役WP8发动机使用寿命只规定了飞行时间，没有确定日历期限，造成使用年限时间偏长。在长期恶劣工作环境中，发动机腐蚀叶片不能得到及时检修或更换，抗疲劳、抗腐蚀性能逐渐降低。
（4）其它。在使用中发动机若起动次数多，叶片受加载应力循环次数变化将加大，且在3800 转/分附近反复推、收油门将引起发动机进气供需不匹配，压气机内的气流产生脉动，甚至使发动机产生喘振，对压气机叶片的影响较大；砂石或进气道铆钉脱落进入压气机打伤叶片。
研究认为目前减少WP8发动机故障最直接、最经济的方法是：一是提高叶片的防护性能；二是改善叶片的抗疲劳性能。某工厂军厂双方成立的海军防腐型WP8发动机课题组，在对原苏联WP81500小时发动机压气机叶片测绘时，发现第四、五、六级铝叶片（LY2）有喷丸痕迹，查档案得知：第四、五、六级铝叶片进行过喷丸处理。课题组根据英国R.R公司喷丸说明书RPS428叙述的压气机铝叶片采用干喷或湿喷玻璃丸工艺方法进行了试验，结果表明：压气机第四、五、六级叶片经过铬酸阳极化—喷丸—铬酸阳极化—涂漆工序，进行盐雾试验，结果在1000小时内未出现腐蚀现象；在温度80℃，压力0.03MPa，砂重30g下进行了耐风沙性能试验，喷丸涂漆表面状况良好；在电涡流激振台上进行振动疲劳寿命对比试验，结果在105～106的寿命段内，喷丸叶片的寿命是未喷丸叶片的3倍以上（3.5～4.9），且喷丸叶片的寿命分散度和裂纹扩展速率都明显低于未喷丸叶片。
若采用新研制喷丸强化工艺技术，预计发动机提前换发率可由目前的45%，降低到10%左右。按每年返厂排故发动机减少4～5台计，可减少部队每年排故费用160～200万元。
3 结论
生产制造时未采用有效的防护，在恶劣工作环境下，发动机压气机铝制叶片因应力腐蚀，导致第四、五、六级叶片在使用中折断、掉块和裂纹。
4 建议和措施
鉴于某工廠军厂课题组研制的海军防腐型WP8发动机新技术试验效果明显，具有较大的军事意义和一定的经济效益。为此，建议：
（1）新产发动机在出厂前应全部贯彻海军防腐型WP8发动机改进新技术，提高发动机的可靠性。
（2）凡是返厂大修的发动机应重点对第四、五、六级铝工作叶片贯彻喷丸强化和防护技术，从根本上排除因叶片应力腐蚀而产生的掉块、裂纹、断裂故障。
（3）由于发动机无日历期限控制规定，经过统计：首翻期内的发动机故障平均年限为11.6年。因此，建议请上级机关协调有关厂、所研究确定日历期限控制，首翻和翻修间隔日历期限控制最好不要超过10年。
（4）部队在发动机未贯彻落实新研制工艺技术之前，应采取如下预防措施：一是教育空地勤人员严格按规程、规定正确操作使用发动机。二是加强对压气机叶片重点部位的检查。三是防止外来物吸入打坏压气机。四是做好雨后排水和通风凉晒工作。
参考文献
[1] 汪兴谦主编.VRML虚拟造型实战演练[M].北京：中国水利水电出版社，2001.
[2] 宗志方译.VRML资源手册[M].北京：电子工业出版社，1998.
[3] 朱建山.异步电机故障诊断方法研究与应用.上海海事大学，2007.